Гибридные автомобили это: Как работает гибридный автомобиль: принцип, особенности, расход топлива
типы, нюансы, характеристики :: Autonews
Фото: Toyota
adv.rbc.ru
Читайте также
Если максимально кратко, то гибрид — это автомобиль, в котором одновременно используются двигатель внутреннего сгорания и электромотор.
Во многом такое решение можно рассматривать как переходный этап между двумя мирами — машинами, которые сжигают топливо, и стопроцентными электрокарами.
adv.rbc.ru
Трудно сказать, когда состоится окончательный переход из одной эры в другую (и состоится ли он вообще), но прямо сейчас производители заявляют, что через 5-10 лет все выпускаемые модели будут в той или иной степени электрифицированы. Это не значит, что ДВС исчезнет как класс, но с высокой долей вероятности можно говорить, что гибриды станут повсеместной нормой. Правда, решать они будут очень разные задачи — в зависимости от конструкции и общей философии.
Типы гибридных автомобилей
Первое и главное, зачем делаются такие машины, — экономия топлива и необходимость вписываться во все более жесткие экологические нормы.
Помимо прочего, оценивается средний уровень вредных выбросов по всей модельной линейке каждого производителя, поэтому компании идут на некоторые ухищрения.
«Мягкие» гибриды (mild hybrid)
Самая простая и доступная технология, позволяющая не сильно перекраивать конструкцию автомобиля и при этом демонстрировать нужные показатели по выбросам. В большинстве случаев все сводится к установке мощного стартер-генератора — электромотора, который может как запасать энергию, так и расходовать ее.
Например, в пробках это позволяет расширить функционал системы старт-стоп: двигатель глушится еще до полной остановки автомобиля (в это время как раз накапливается заряд), а при трогании стартер-генератор запускает его и помогает разгоняться в первые несколько секунд. Еще не полноценная езда на электротяге, но уже небольшие ее отголоски.
Помимо некоторой экономии топлива, такая система позволяет сгладить переходные процессы — ведь традиционная схема старт-стоп зачастую работает с рывками, например, когда мотор приходится запускать через секунду после того, как он был заглушен.
Кроме того, «мягкому» гибриду не требуется большая батарея, которая увеличивала бы массу и отбирала пространство у пассажиров или багажа. Наконец, большинство подобных автомобилей вместо стандартной 12-вольтовой бортовой сети использует 48-вольтовую, от которой, помимо стартер-генератора, питаются современные технические решения вроде электрических турбонагнетателей и активных стабилизаторов поперечной устойчивости — особенно любят такие решения в немецком премиуме.
В пробках двигатель глушится еще до полной остановки автомобиля (в это время как раз накапливается заряд), а при трогании стартер-генератор запускает его и помогает разгоняться в первые несколько секунд. (Фото: Марина Лысцева / ТАСС)
При этом традиционная 12-вольтовая сеть в «мягких» гибридах (как, впрочем, и полноценных электромобилях вплоть до Tesla) сохранена: гораздо проще питать фары, мультимедийку, дворники и прочие вспомогательные устройства от традиционного аккумулятора, чем заново изобретать все процессы.
Параллельные гибриды (parallel hybrid)
Именно такие машины можно называть обычными, самыми распространенными гибридами. Емкость батарей здесь уже выше, а электромотор обычно располагается между ДВС и трансмиссией, причем элементы этой цепочки могут работать и сообща, и отдельно друг от друга.
Это позволяет автомобилю перемещаться как на чистой электротяге — когда ДВС заглушен и отсоединен от колес — так и в настоящем гибридном режиме, когда на разгон работают и топливо, и электричество. Кроме того, аккумуляторы можно заряжать на торможениях за счет рекуперации, а также от обычного двигателя, который в этом случае выполняет роль генератора.
Получается своеобразная игра: во дворах и в пробках параллельный гибрид вполне может ездить, не загрязняя атмосферу, а если вам потребуется больше динамики — на помощь придут оба типа энергии и позволят разгоняться активнее, чем на одном только ископаемом топливе. И пусть запас хода на чистой электротяге чаще всего составляет всего несколько километров, при городских режимах эксплуатации экономия топлива оказывается уже ощутимой.
Последовательные гибриды (series hybrid)
В этой схеме вообще не предусмотрена механическая связь двигателя внутреннего сгорания и колес — он только производит энергию для электромоторов. Теоретические плюсы понятны: водитель получает «электрическое» удобство управления тягой без пауз и задержек, ДВС работает в оптимальном режиме и не крутится в отсечку, а машина превращается в милое и почти экологичное привидение с моторчиком.
BMW i3 отметилась опцией под названием range extender, то есть увеличитель запаса хода — ДВС в большинстве случаев бездействует, но готов прийти на помощь, если у вас закончилось электричество. (Фото: BMW)
Но в реальности этот метод приводит к двойным потерям энергии: сначала на преобразование топлива в электричество, а потом на передачу его к колесам. Поэтому в чистом виде такая схема не используется, зато отдельные модели вроде BMW i3 или Chevrolet Volt отметились опциями под названием range extender, то есть увеличитель запаса хода — ДВС в большинстве случаев бездействует, но готов прийти на помощь, если у вас закончилось электричество.
Последовательно-параллельные гибриды (parallel-series-hybrid)
Особая категория, представленная, по сути, только запатентованными изобретениями компании Toyota и отдельными силовыми установками, сделанными по лицензии. Здесь ДВС и электричество работают как единое целое, постоянно и бесшовно распределяя энергию туда, где она нужна. Самое массовое применение технология нашла на Toyota Prius, где без особых изменений используется уже почти 15 лет.
Называется этот уникальный привод Hybrid Synergy Drive, а примечателен он в первую очередь тем, что лишен обычной трансмиссии — в то время как в большинстве гибридов используются вариаторы, «роботы» или классические «автоматы». Здесь же два электромотора объединены с ДВС через хитрую планетарную передачу, которая вообще стирает границу между двумя мирами для конечного пользователя. Самый яркий пример — бензиновый двигатель здесь может одновременно работать на разгон и заряжать батареи, если вы не требуете от машины максимальной динамики.
Подключаемые гибриды (plug-in hybrid, PHEV)
Главный принцип здесь один: наличие отдельного разъема для зарядки аккумуляторов. При этом сам гибрид может быть как последовательным (тот же BMW i3 или Fisker Karma), так и параллельным (Porsche Cayenne e-Hybrid или Volvo XC60 Recharge). И если с первым случаем все понятно (по сути это электромобили с бензиновыми генераторами), то параллельные подключаемые гибриды интереснее. Идея заключается в том, что емкость батарей у таких автомобилей уже действительно солидная — например, у современного «Кайена» это 18 кВтч, то есть примерно треть от того, что можно найти в среднем электромобиле. Да и электромотор вполне самостоятелен: на многих подключаемых гибридах его мощность превышает 100 лошадиных сил.
Иными словами, при определенных сценариях вы можете ездить на такой машине, как на настоящем электрокаре: запас хода составляет несколько десятков километров, разгоняться можно до сотни с лишним километров в час — но делать надо все плавно.
Прикатили по пробкам в центр на работу, вечером вернулись домой, подзарядились от розетки — и никаких выбросов. При этом в вашем распоряжении остается и настоящий бензиновый двигатель — со всей своей мощностью, универсальностью и возможностью заправляться когда угодно и сколько угодно. Нажимаете акселератор посильнее, и он включается в работу.
У современного «Кайена» емкость батарей — это 18 кВтч, то есть примерно треть от того, что можно найти в среднем электромобиле. (Фото: Porsche)
Никто не отменял и дополнительной помощи от электромотора: в спортивном режиме бензоэлектрическая силовая установка даст динамику, на которую традиционный ДВС в одиночку будет не способен. Но надо понимать, что без питания от розетки подключаемые гибриды мало чем отличаются от обычных параллельных: да, запас электричества можно принудительно пополнять от бензинового мотора, но эффективности, экологичности и смысла в этом откровенно мало.
Экзотические разновидности
Не во всех случаях гибридная тяга применяется исключительно ради экономии топлива. Например, французы из Peugeot и Citroen при помощи электричества компенсируют отсутствие полноценных полноприводных машин: задние колеса вращаются при помощи электромотора. Для тяжелого бездорожья такая схема подходит слабо, но задачу всепогодного вождения решает довольно успешно.
А производители спорткаров уже давно используют гибридные технологии для того, чтобы их машины ехали быстрее — ведь максимум тяги электромотора доступен всегда и везде, и это здорово помогает на разгонах, когда бензиновый двигатель еще не вышел на пиковую отдачу. Среди ранних образцов подобных машин можно вспомнить Porsche 918 Spyder, а среди современных Koenigsegg Regera или Aston Martin Valkyrie— одни из самых быстрых гиперкаров планеты.
Гибридные автомобили в России
В наших широтах официальные продажи гибридов невелики, причем часть ранее представленных вариантов выкосило кризисом — например, Nissan Murano, Mitsubishi Outlander и даже Toyota Prius.
Впрочем, есть и пополнения: внезапно на российский рынок вышел «мягкий» Geely Atlas Pro, а плюс к тому недавно началось серийное производство отечественного седана Aurus Senat, который по конструкции является самым настоящим параллельным гибридом.
Среди гибридов, продающихся в России есть и пополнения: внезапно на рынок вышел «мягкий» Geely Atlas Pro. (Фото: Geely)
При этом на вторичном рынке бензоэлектрические машины остаются очень популярными: их охотно везут из-за границы, ведь чаще всего рабочий объем ДВС, по которому рассчитывается таможенная пошлина, невелик — а значит, это хороший способ сэкономить деньги. А последовательные гибриды вроде BMW i3 или Nissan Note наше законодательство вообще считает электрокарами и дополнительной мзды, соответственно, не берет.
Особенности эксплуатации гибридов
В целом, гибридный автомобиль доставляет не больше хлопот, чем традиционный — а в некоторых случаях оказывается даже выгоднее. Например, в моделях, где активно используется рекуперация энергии при замедлении, приходится реже менять тормоза — ведь заметную часть работы берет на себя электромотор. В то же время, владельцам подключаемых гибридов стоит подумать о розетках, где можно будет регулярно пополнять запас электричества, иначе преимущества таких машин сведутся к минимуму.
В остальном электрическая начинка не требует особенного внимания, хотя, безусловно, нельзя обойти вниманием вопрос ресурса аккумуляторов. В среднем они должны служить около 150 тысяч километров — но Toyota, к примеру, дает аж десятилетнюю гарантию. Что случится после выработки ресурса? То же самое, что и со старым мобильником: батарея будет все хуже держать заряд, а гибридный автомобиль станет все больше походить на обычный. При этом замена аккумулятора — дело дорогостоящее, поэтому в покупке очень старого гибрида с большим пробегом особого смысла нет.
Впрочем, то же самое во многом можно сказать и про любую традиционную машину.
стоит ли покупать, плюсы и минусы
В чем отличие гибридного автомобиля от обычного, стоит ли его покупать, плюсы и минусы таких машин — в материале «Ъ».
Фото: Francois Lenoir / Reuters
Фото: Francois Lenoir / Reuters
Гибрид — это автомобиль, в котором кроме двигателя внутреннего сгорания используется еще и электродвигатель. Впервые такую машину разработал Фердинанд Порше в 1900–1901 годах. Армейские машины фирмы Porshe времен Первой мировой уже были оснащены гибридной силовой установкой. Как правило, гибриды динамичнее и экономичнее аналогичных по габаритам бензиновых или дизельных автомобилей. Однако они больше стоят и дороже в эксплуатации.
В городской черте, где движение часто бывает замедлено заторами и требует меньших скоростей, можно использовать только электродвигатель, что позволяет экономить на топливе. Двигателем внутреннего сгорания в таких машинах стоит пользоваться, когда требуется вся мощность автомобиля.
В современных реалиях гибридные силовые установки используются не только в персональных автомобилях, но и в грузовиках, автобусах и спортивных гоночных машинах.
В чем отличие гибридного автомобиля от обычного
В гибридах двигателю внутреннего сгорания ездить помогает электродвигатель. Кроме того, существуют схемы, в которых колеса вращает электромотор, а двигатель внутреннего сгорания питает его как генератор. Такие машины называют автомобилями с гибридной силовой установкой.
Виды гибридных автомобилей
Последовательные — в такой машине электромотор вращает колеса, а двигатель внутреннего сгорания используется как генератор для подзарядки батарей. С колесами он никак не связан.
Параллельные — в данной схеме электромотор не участвует во вращении колес. Он соединен с трансмиссией и помогает двигателю внутреннего сгорания дополнительной мощностью в наиболее тяжелых ситуациях.
Последовательно-параллельные — в таких машинах электромотор и двигатель внутреннего сгорания могут работать как вместе, так и по отдельности.
Автомобиль может двигаться на чистом электричестве, но большие расстояния преодолевает на бензине.
Подзаряжаемые — в этой схеме все работает как и в последовательно-параллельных гибридах, однако есть возможность заряжать батарею от розетки или зарядной станции.
Плюсы и минусы гибридных автомобилей
Плюсы
Основное преимущество гибридного автомобиля — это экономия топлива. Обычно такие машины потребляют примерно на 25% меньше горючего.
Второй плюс гибрида — это более низкий уровень токсичности. Когда двигатель внутреннего сгорания не работает, то вредных выбросов в окружающую среду не происходит.
Благодаря перераспределению мощности гибридный автомобиль быстрее разгоняется и может набирать более высокую скорость.
Еще одним достоинством таких машин является то, что когда автомобиль стоит на месте, внутри отсутствует какой-либо шум.
Каждое из четырех колес гибридного автомобиля может иметь свой электродвигатель и поворотный механизм. Это позволяет улучшить проходимость транспортного средства на бездорожье.
Минусы
Один из главных минусов гибридов — дорогое обслуживание и ремонт. Причина заключается в более сложной конструкции самих автомобилей.
Второй недостаток гибридов — это высокая стоимость. Как правило, гибриды стоят дороже аналогичных по размерам машинам с бензиновым или дизельным двигателем без электромотора.
Третий минус — это малое количество специалистов в России, умеющих работать с такими транспортными средствами.
Еще одним недостатком является необходимость замены аккумулятора даже при идеальных условиях эксплуатации.
Телеведущий программы «Минтранс» на РенТВ Вячеслав Субботин:
«Топливо дорогое, и гибриды в ходу по всему миру. В США много этих машин такси — это очень выгодно. На сегодняшний день такие автомобили — оптимальный вариант с точки зрения эксплуатационных затрат. Конечно, нужны расходы на обслуживание и на частую замену литий-ионных батарей, но они несоизмеримы с экономией на топливе».
Стоит ли покупать гибридный автомобиль в России
В первую очередь гибриды выгодны для людей, которые много ездят.
Если человек пользуется машиной редко, то обычный автомобиль будет предпочтительнее. Причина в том, что гибриды не любят долгих простоев, так как батарея разряжается.
При покупке подержанного гибридного автомобиля в первую очередь необходимо проверить остаточную емкость аккумулятора в специализированном сервисном центре.
Телеведущий программы «Минтранс» на РенТВ Вячеслав Субботин:
«Покупать нужно, их сейчас раскупают с удовольствием от Дальнего Востока до Урала, чуть меньше в европейской части, но с оговорками. В основном подходят гибриды с огромной батареей, мощным электромотором, когда расход топлива получается 4–4,5 л на 100 км при обычной городской эксплуатации».
Василий Кузнецов; группа «Прямая речь»
Что такое гибридный автомобиль?
«Гибридные автомобили приводятся в движение двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем. Эти более экологичные автомобили позволяют водителям ощутить большую экономию топлива, чем у обычных автомобилей».
Гибридный автомобиль использует более одного источника энергии, сочетая бензиновый или дизельный двигатель с электродвигателем, и две системы работают друг с другом для движения автомобиля. Это позволяет автомобилю сжигать меньше бензина, достигая большей эффективности использования топлива, чем традиционный двигатель, который использует только топливо. Электроэнергия служит для повышения производительности двигателя. Гибриды, за исключением подключаемых гибридов, заряжают аккумулятор через свою внутреннюю систему, поэтому подзарядка не требуется. Подключаемые гибриды — это нечто среднее между обычными автомобилями и полностью электрическими транспортными средствами. Таким образом, они работают как от электродвигателя, так и от двигателя внутреннего сгорания, но могут заряжать свою батарею, «подключившись» к внешнему источнику электроэнергии.
Преимущества гибридного автомобиля:
1) Экологичность
Гибридные автомобили оснащены бензиновым двигателем и электродвигателем, что снижает зависимость от ископаемого топлива и снижает выбросы CO2.
2) Финансовые льготы
Существует множество налоговых льгот и стимулов, позволяющих сделать гибридные автомобили более доступными.
3) Система рекуперативного торможения
Энергия движения при торможении улавливается и используется для перезарядки аккумулятора. Такая система позволяет сократить количество времени на регулярную подзарядку аккумулятора.
4) Более высокая стоимость при перепродаже
С ростом популярности стоимость гибридов при перепродаже выше средней.
Недостатки гибридного автомобиля:
1) Более высокая стоимость
Гибридный автомобиль сравнительно дорог, чем обычный бензиновый автомобиль, и его технология требует более высоких затрат на техническое обслуживание.
2) Меньшая мощность
Мощность комбинации бензинового двигателя и электродвигателя в гибридных автомобилях во многих случаях меньше, чем у бензинового двигателя.
3) Плохая управляемость
Гибридные автомобили имеют больше оборудования, чем обычные автомобили. Попытки производителей избежать лишнего веса транспортных средств приводят к уменьшению размера двигателя и аккумулятора в дополнение к уменьшению поддержки подвески и кузова.
4) Высоковольтные батареи
В случае аварии наличие высокого напряжения увеличивает риск поражения пассажиров электрическим током и усложняет задачу спасателей.
● Параллельные гибриды
Это наиболее распространенный тип гибридов, в которых электродвигатель и бензиновый двигатель объединены в общую трансмиссию, объединяющую два источника энергии. Транспортные средства приводятся в действие либо непосредственно газовым двигателем, либо только электродвигателем, либо их комбинацией. Niro использует параллельную гибридную систему.
● Гибриды серии
Бензиновый двигатель не связан с колесами и используется только для производства электроэнергии для генератора, который подзаряжает аккумулятор в этой конструкции.
Электродвигатель служит для обеспечения всей тяги.
● Подключаемые гибриды
В этой конструкции аккумулятор можно заряжать от внешнего источника электроэнергии. У него такая большая батарея, что ежедневные поездки можно совершать только на его электроэнергии. После исчерпания запаса хода на электротяге автомобиль функционирует как обычный параллельный гибрид. Niro Plug-In Hybrid и Optima SW Plug-In Hybrid — отличный выбор для тех, кто ищет подключаемый электрический гибрид.
● Мягкие гибриды
В этом типе гибрида электродвигатель не способен самостоятельно двигать автомобиль. Бензиновый или дизельный двигатель выполняет большую часть работы, а электродвигатель помогает бензиновому двигателю сократить расход топлива, повысить производительность или и то, и другое. Новая линейка Sportage теперь включает варианты мягкой гибридной трансмиссии Kia.
Сколько служат летние шины?
Будущее за электромобилями?
Что такое гибридный автомобиль и как он работает?
Комбинация газового двигателя и электродвигателя может улучшить топливную экономичность автомобиля, грузовика или внедорожника.
Автор Roberto Baldwin 1 апреля 2022 г.
Toyota в 2000-х. В наши дни эта функция экономии топлива предлагается в самых разных автомобилях, включая пикап Ford F-150, компактный кроссовер Honda CR-V и среднеразмерный внедорожник Toyota Highlander. Покупатели, которые ищут экономичный автомобиль, который не ударит по их бюджету, могут рассмотреть гибрид как менее дорогую альтернативу подключаемым гибридам и электромобилям.
Что такое гибридный автомобиль?
Гибридные автомобили сочетают в себе газовый двигатель с одним или несколькими электродвигателями, работающими от аккумулятора. Эти два источника энергии работают вместе, чтобы увеличить экономию топлива автомобиля. Обычный гибрид никогда не нужно подключать к сети, но он может ездить только на короткие расстояния и на низких скоростях только на электроэнергии.
В отличие от подключаемых гибридов или электромобилей (EV), размер батареи не влияет на производительность гибрида. Гибридная батарея обычно хранит от одного до двух киловатт-часов электроэнергии (некоторые батареи электромобилей хранят более 100 киловатт-часов) — этого достаточно, чтобы обеспечить буфер, поскольку автомобиль постоянно разряжает и перезаряжает аккумулятор.
Эта небольшая батарея является ключом к контролю стоимости.
Как работает гибридный автомобиль?
Гибридные автомобили экономят топливо прежде всего за счет повышения эффективности газового двигателя при ускорении, движении накатом, замедлении и холостом ходу. Поскольку у автомобиля есть дополнительный источник энергии, гибрид может быть оснащен менее мощным и более эффективным газовым двигателем, чем традиционный автомобиль. Эти двигатели обычно работают по так называемому циклу Аткинсона, который снижает потери энергии, связанные с нагнетанием воздуха в двигатель, за счет мощности и крутящего момента. При ускорении электродвигатель компенсирует снижение производительности двигателя, создавая дополнительный крутящий момент.
Второй прием экономии топлива гибрида называется рекуперативным торможением. В обычном автомобиле, работающем на бензине, когда вы замедляетесь, любая энергия, используемая для остановки автомобиля, превращается в тепло и, по существу, тратится впустую.
В гибридном транспортном средстве электродвигатель действует как генератор, когда транспортное средство замедляется, превращая энергию движущегося транспортного средства в электричество и сохраняя ее в аккумуляторе для последующего использования.
Гибриды также могут отключать бензиновый двигатель при движении накатом или остановке на светофоре для экономии топлива. Многие негибридные автомобили с газовым двигателем оснащены аналогичной технологией автоматической остановки/запуска, но они обычно выключают двигатель на более короткие периоды времени.
Стоит ли покупать гибридный автомобиль?
Несколько автопроизводителей теперь предлагают гибридные варианты примерно на 1000-2500 долларов дороже, чем негибридные варианты, и могут улучшить экономию топлива примерно на 10-30%. Например, полноприводный Toyota RAV4 LE расходует в среднем 30 миль на галлон в комбинированном цикле городской/шоссе по EPA, в то время как сопоставимый RAV4 Hybrid стоит на 1150 долларов дороже и рассчитан на 40 миль на галлон.
Свыше 15 000 миль и с бензином по 4 доллара за галлон гибрид экономит 500 долларов. Примерно после 35 000 миль пробега гибрид покроет первоначальную надбавку к цене за счет экономии топлива.
Гибриды лучше всего работают в пригородных и городских условиях, когда транспортное средство регулярно замедляется, останавливается и ускоряется. В то время как газовые автомобили, как правило, более эффективны при движении на большие расстояния на высоких скоростях, экономия топлива гибрида будет снижаться при длительных поездках по шоссе. Гибрид, тем не менее, должен по-прежнему давать больше миль на галлон, чем обычный автомобиль, работающий на бензине, при прочих равных условиях.
TAGhybridподключаемый гибридчто такое гибридный автомобиль2022toyotarav4fordf-150hondacr-v
Этот сайт предназначен только для образовательных целей. Перечисленные третьи стороны не связаны с Capital One и несут единоличную ответственность за свое мнение, продукты и услуги. Capital One не предоставляет, не поддерживает и не гарантирует какие-либо сторонние продукты, услуги, информацию или рекомендации, перечисленные выше.
Информация, представленная в этой статье, считается точной на момент публикации, но может быть изменена. Показанные изображения предназначены только для иллюстрации и могут не соответствовать продукту. Материалы, представленные на этом сайте, не предназначены для предоставления юридических, инвестиционных или финансовых рекомендаций или указания на доступность или пригодность какого-либо продукта или услуги Capital One для ваших уникальных обстоятельств. Для получения конкретных советов о ваших уникальных обстоятельствах вы можете проконсультироваться с квалифицированным специалистом.
Роберто Болдуин
Роберто Болдуин — автомобильный и технологический репортер из Северной Калифорнии. Помимо традиционного освещения автомобилей, он сосредоточился на появлении электромобилей и функций помощи водителю в транспортных средствах, а также на возможном запуске автономных транспортных средств. За последние семь лет он сидел в большем количестве автономных тестовых автомобилей, чем может вспомнить, но все же напоминает обычному водителю, что нужно следить за дорогой.